以脂肪为燃料的大脑:不自然还是有利?

免责声明:第一件事。 请注意,我绝不赞成将营养酮症作为药物的补充或替代品。 正如您将在下面看到的,数据探索 潜在的 酮症的神经保护作用仍然很少,我们还不知道长期生酮饮食的副作用。 这篇文章讨论了酮症背后的科学,绝不是作为医疗建议。

生酮饮食是营养师的噩梦。 饱和脂肪含量高,碳水化合物含量非常低,越来越多的人采用“酮”来促进减肥和心理健康。 喝咖啡加黄油? 吃一块奶油奶酪? 很少甚至没有水果? 对于外行人来说,酮无视所有常识,邀请怀疑论者将其视为一种不自然的“培根牛排”时尚饮食。

然而,自 1920 年代以来,生酮饮食的版本已被用于成功治疗儿童的耐药性癫痫——甚至可能追溯到圣经时代。 来自动物模型和临床试验的新证据表明,酮可用于治疗许多其他神经系统疾病,包括头痛、神经退行性疾病、睡眠障碍、躁郁症、自闭症和脑癌。 没有明显的副作用。

听起来好得令人难以置信? 我感受你! 这些神经保护作用从何而来? 生酮饮食的大脑发生了什么?

简而言之,酮症

从本质上讲,生酮饮食模仿 饥饿,让身体进入一种称为酮症(key-tow-sis)的代谢状态。 正常情况下,人体是由糖驱动的机器:摄入的碳水化合物被分解成葡萄糖,主要作为能量运输和使用,或作为糖原储存在肝脏和肌肉组织中。 当被剥夺膳食碳水化合物(通常低于 50 克/天)时,肝脏成为葡萄糖的唯一提供者,以喂养饥饿的器官——尤其是大脑,大脑是一个特别贪婪的实体,占总能量消耗的 20% 左右。 大脑不能直接使用脂肪作为能量。 一旦肝糖原耗尽,没有后备能源,人类早就在进化过程中消失了。

备用的是酮体,肝脏主要来自饮食中的脂肪酸或体脂肪。 这些酮——α-羟基丁酸酯 (BHB)、乙酰乙酸酯和丙酮——被释放到血液中,被大脑和其他器官吸收,穿梭到“能量工厂”线粒体中并用作燃料。 过量的 BHB 和乙酰乙酸盐会从尿液中排出,而丙酮由于其挥发性,会被呼出(因此产生特有的甜味“酮呼吸”)。 同时,由于来自某些氨基酸的葡萄糖和脂肪酸的分解,血糖在生理上保持正常 – 瞧,避免了低血糖!

酮的大脑:能量学、氧化和炎症

所以大脑很高兴地从酮中获取能量——当然,但为什么这可以预防各种脑部疾病呢?

一个答案可能是能源。 尽管表面上存在差异,但许多神经系统疾病都有一个主要问题——能量产生不足。 在代谢压力期间,酮作为替代能源来维持正常的脑细胞代谢。 事实上,BHB(一种主要的酮)可能是一种比葡萄糖更有效的燃料,每使用单位氧气提供更多的能量。 生酮饮食还会增加线粒体的数量,也就是脑细胞中所谓的“能量工厂”。 最近的一项研究发现,海马体中线粒体酶和能量代谢的编码基因表达增强,海马体是大脑的一部分,对学习和记忆很重要。 海马细胞经常在与年龄相关的脑部疾病中退化,导致认知功能障碍和记忆力减退。 随着能量储备的增加,神经元可能能够抵御通常会耗尽并杀死细胞的疾病压力源。

生酮饮食也可以直接抑制神经元压力的主要来源,就像蓝莓一样。 活性氧是细胞代谢的不幸副产品。 与气体氧气不同,这些“氧化剂”有一个电子,使它们具有高反应性,轰击蛋白质和膜并破坏它们的结构。 增加的氧化剂是衰老、中风和神经变性的标志。

酮直接抑制这些剧烈分子的产生,并通过增加谷胱甘肽过氧化物酶的活性来增强它们的分解,谷胱甘肽过氧化物酶是我们先天抗氧化系统的一部分。 碳水化合物的低摄入量也会直接减少葡萄糖氧化(称为“糖酵解”)。 使用类似葡萄糖的非代谢类似物,一项研究发现神经元激活应激蛋白以降低氧化剂水平并稳定线粒体。

由于其高脂肪性质,酮会增加多不饱和脂肪酸(PUFA,如 DHA 和 EPA,两者都作为“大脑健康”补充剂在柜台销售),从而减少氧化剂的产生和炎症。 炎症应激是另一个“万恶之源”,多不饱和脂肪酸通过抑制促炎因子编码基因的表达来靶向它。

酮体上的神经元:抑制这种热情!

兴奋的神经元传递信号、处理信息并构成大脑功能的基础。 过度兴奋的神经元往往会死亡。

大脑通过两种主要的神经递质,兴奋性谷氨酸和抑制性 GABA 在兴奋和抑制之间保持平衡。 将秤向谷氨酸盐倾斜,谷氨酸盐会发生在中风、癫痫和神经退行性疾病中,你会得到兴奋性毒性。 换句话说,过度活跃是有毒的。

早在 1930 年代,研究人员就发现将各种酮体直接注射到兔子体内可以通过抑制谷氨酸释放来防止化学诱发的癫痫发作,但其确切机制尚不清楚。 最近对海马神经元的一项研究表明,酮直接抑制了神经元“装载”谷氨酸的能力——也就是说,递质不能被包装成囊泡并被释放——从而减少了兴奋性传递。 在使用类似于谷氨酸的化学物质诱导损伤的癫痫模型中,饮食通过抑制促死亡信号分子来保护小鼠免受海马体细胞死亡。 在兴奋-抑制平衡的另一端,酮会增加大鼠突触(释放神经递质)和一些(但不是全部)癫痫患者大脑中的 GABA。 这种抑制作用的增加可能同时具有抗癫痫作用和神经保护作用,尽管数据仍然很少。

然后有一些边缘假设。 酮的酸度可能会降低某些大脑微区的 pH 值,这可能是酮对 II 型双相情感障碍产生积极影响的机制(我知道很多可能和可能)。 由于酮影响整个身体,由于热量限制和饱腹感激素瘦素的调节引起的全局变化必然会改变大脑功能,并发挥间接作用。

神经保护? 给我看证据!

所有这些分子变化表明,生酮饮食可以防止脑损伤。 但有任何真实的证据吗?

一项针对 23 名轻度认知障碍老年人的研究表明,与标准的高碳水化合物饮食相比,生酮饮食在 6 周后改善了语言记忆能力。 在一项双盲、安慰剂对照研究中,152 名轻度至中度阿尔茨海默病患者服用生酮药物或安慰剂,同时保持正常饮食。 90 天后,与安慰剂相比,接受该药物的人表现出显着的认知改善,这与血液中的酮水平有关。

在对 7 名帕金森病患者进行的一项初步研究中,5 名患者能够坚持饮食 28 天,并且他们的身体症状明显减轻。 在肌萎缩侧索硬化 (ALS) 的动物模型中,生酮饮食也导致运动神经元死亡延迟以及组织学和功能改善,尽管它没有增加寿命; 临床试验正在进行中。

值得注意的是,尽管便秘、脱水、电解质和微量营养素缺乏是常见的抱怨,但长期生酮饮食似乎与显着的副作用无关。 更严重的并发症包括肾结石、胆囊问题和骨折的几率增加,尤其是在儿童中。 女性经常出现月经不调,对生育能力有潜在影响。 尽管酮症酸中毒——由于酮体的病理水平导致血液酸化——历来被认为是一种副作用,但营养性酮症根本无法达到诱发这种危及生命的状态所需的酮体水平。 然而,目前还没有研究直接监测酮症的副作用,因此现在断定这种饮食对每个人都是完全安全的还为时过早。

大脑 <3 培根?

尽管有希望,但仍缺乏针对神经系统疾病患者的大规模安慰剂对照临床试验。 需要对现有数据进行仔细解读,以免产生虚假希望或鼓励患者“戒药节食”。 尽管如此,我们可以通过改变饮食成分来减轻无法治愈的神经系统疾病症状的可能性是相当不可思议的。 生酮饮食可能有益于健康个体的身体和认知表现,这是一个更加诱人的想法。

随着这种古老的饮食疗法背后的科学逐渐浮出水面,诸如依从性低和公众偏见等社会问题需要解决。 与此同时,对于那些对研究酮症感兴趣的神经科学家:传递培根,我做志愿者!

最后一点:在我放你走之前,我想再次强调,酮不是在没有先咨询你的医生的情况下尝试的东西,也不是药物的替代品。 无论是有效性还是副作用,都没有足够的证据。 尽管如此,这是一个值得关注的很酷的研究领域!

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